大众纯电动汽车热泵热管理系统
继大众ID.4 X亮相上海车展之后，以补贴后19.99万到27.29万的终端价格上市销售在汽车圈引起了广泛关注。其中ID.4 X采用的二氧化碳制冷剂和热泵热管理系统引来了很多关注。那么今天一起随小星来了解一下大众纯电动汽车的热泵热管理系统，以及它是怎么在全新ID.4 X上迭代升级的吧。
↑传统汽车空调系统示意图
传统汽车空调系统中可以发现制冷剂主要呈现四个状态：高压气态、高压液态、低压液态、低压气态。而连接这四个状态的四个关键部件分别是压缩机Compressor、冷凝器Condenser、膨胀阀Expansion Valve、蒸发器Evaporator。压缩机将管路里的制冷剂进行压缩，制冷剂在发动机舱前部的冷凝器中从气态凝结成液态，这个过程就会释放热量，而经过膨胀阀之后，液态的制冷剂压力忽然降低，最终在车厢内蒸发器中汽化，就会吸收大量的热。从而达到车厢内的制冷效果。这里提到的管路中的制冷剂，又称冷媒，具有易气化和液化方便传输热量的特性。最早广泛使用的制冷剂就是氟利昂，后来由于氟利昂对臭氧层的破坏而在汽车空调应用中逐渐被牌号为R134A的四氟乙烷所取代。最近由于对环境保护的进一步重视，制冷剂又逐渐向二氧化碳制冷剂发展。
↑热泵热管理的工作原理
要引入热泵系统其最主要的动因就是纯电动汽车或者支持纯电行驶的插电式混动汽车不能再继续使用发动机作为稳定的热源用于制热。因此在引入热泵系统之前，电动汽车的空调系统制热功能主要由电加热器，又称电阻PTC（PositiveTemperature Coefficient）加热器完成。而要知道直接用电加热得到的热量会大大降低电池的电量和行驶里程。根据统计，当冬季行驶打开基于电加热的空调制热功能时，几乎一半的电量都用于制热。而仅剩一半的电量用于行驶。而使用热泵系统制热则行驶里程大幅提升。
↑热泵热管理系统制冷模式
其实热泵热管理系统中，虽然通过多个泵Pumps和阀Valves控制，并没有一种部件称为热泵HeatPump。其被称之为热泵，因为热泵系统具有类似水泵将水从低处搬运到高处的特性，整个热泵系统可以把热量从温度低的地方搬用到温度高的地方。例如在夏季，热泵系统并不是把车外的低温送进来，相反的是把车内的热量搬向车外。从而达到制冷效果。
↑热泵热管理系统制热模式
相应的，在冬季制热时，热泵系统把车外的热量送到车内。那可能大家又要问了，车外零下几十度的话也有热量可以输送进来吗？前面说过了，即使是零下几十度的温度下还是存在热量的。有热量就可以被搬运。
↑大众热泵热管理系统组成
那么热泵系统到底要怎样才能被应用到汽车空调系统中呢？
首先热量从环境中被吸取进热泵系统，其次热量被压缩并被加热，然后热量被用来加热车厢内的冷空气并使其升温，加热后的空气被送入车厢内，减压后的热量被转化成低温热量排出车外。热泵系统需要兼顾制热和制冷两种工况。当截止阀SV1和SV4截止，SV5导通时，系统工作在制热模式下，制冷模式下的车内蒸发器在制热模式下用作冷凝器与热冷凝器一起为座舱提供热量。在制热模式下，热泵热管理系统还能够通过热交换器将蓝色冷却液管路中电机、电控和充电器的废热传递给红色制冷剂空调管路，为座舱提供热量。当截止阀SV1和SV4导通，SV5截止时，系统工作在制冷模式下，相应的制冷模式下的车外冷凝器在制热模式下用作蒸发器。
↑大众ID.4 X热泵空调总成
当大众跨入了纯电动车型平台MEB，大众ID.4 X的热泵空调总成不仅采用了牌号R744二氧化碳制冷剂，而且设计上高度模块化。其中热泵空调总成分为位于发动机舱的进气盒以及位于乘客舱的分配盒两大部分。其中包括位于制冷剂回路的高压电动空调和高压加热组件以及位于冷却液回路的PTC加热器组件作为三大关键零件。
↑大众ID.4 X热泵热管理系统关键零件
大众ID.4 X高压驱动系统的热管理采用了先进的热泵技术。电池组外壳预留了冷却液管路连接器，冷却液管路与电池模块底部的散热器相连。热泵热管理系统通过冷却液管路将动力电机、功率控制电子控制器、高压车载充电单元、高压DCDC转换器、低温管路冷却液泵、高压电池热管理混合阀1、热交换冷凝器、PTC加热器、高压电池、高压电池冷却液泵、高压空调、高压电池热管理混合阀2、散热器、节温器和冷却液膨胀水箱连接在一起。
↑大众ID.4 X高压驱动系统热管理细节
基于不同组件的温度需求进行6种工况不同管路循环范围的热管理，特别是保持动力电池处于最佳工作温度范围。
散热器旁路激活且电池既不冷却也不加热
当节温器温度低于15摄氏度，电池温度在8~35摄氏度，热泵系统不工作。
散热器旁路激活且电池加热
当节温器温度低于15摄氏度，电池温度低于8摄氏度，电池通过PTC加热。
散热器工作且电池既不冷却也不加热
当节温器温度高于15摄氏度，电池温度在8~35摄氏度，热泵系统不工作。
散热器工作且电池由热泵冷却
当节温器温度高于15摄氏度，电池温度高于35（充电时高于30）摄氏度，热泵系统通过热交换器为电池冷却。
散热器工作且电池由低温回路冷却
当节温器温度高于15摄氏度，电池温度高于30摄氏度，低温冷却回路为电池冷却。
散热器工作且电池既不冷却也不加热
当节温器温度高于15摄氏度，电池温度在8~30摄氏度，热泵系统按需工作。
↑大众ID.4 X高压驱动系统热管理工作模式
希望以上的内容能够帮助你了解大众纯电动汽车热泵热管理系统的工作原理，也希望它在增加续航里程的同时提升整个行业的新能源汽车用车体验。